Presentación en cartel - VIII Reunión de SOMA - Universidad ...

VIII Reunión de la Sociedad Mexicana de Astrobiología
Cuernavaca, Morelos. 24 de agosto de 2012 74
Presentación en cartel: QUÍMICA PLANETARIA
PRODUCCIÓN ABIÓTICA DE METANO EN PLANETAS TERRESTRES
Andrés Guzmán Marmolejo, Posgrado en Ciencias de la Tierra, UNAM. Instituto de Geofísica. Ciudad
Universitaria, Coyoacán. C.P. 04510, México D.F. México.
aguzman@nucleares.unam.mx
Antígona Segura, Instituto de Ciencias Nucleares, UNAM
Elva Escobar Briones, Instituto de Ciencias del Mar y Limnología, UNAM
Introducción
El metano (CH4) ha sido propuesto como una bioseñal; no obstante, puede provenir de fuentes
biológicas y geológicas [1]; tal y como sucede en la Tierra, donde procesos de serpentinización en la
corteza son la principal fuente geológica que contribuye a su abundancia atmosférica [2].
Existe poca información relacionada con este tema para planetas fuera del sistema solar [3]. No
obstante, determinar los límites máximos que el CH4 puede alcanzar por fuentes geológicas en planetas
terrestres, será de utilidad para futuras misiones con la capacidad de analizar las atmósferas planetarias.
Estas misiones podrían diferenciar a un planeta habitable de uno habitado, si encuentran abundancias
de metano superiores a las formadas por sus límites máximos de producción geológica, lo que indicaría
la existencia de fuentes biológicas.
Formación de metano geológico
Geológicamente el CH4 se forma por la reducción de Dióxido de Carbono (CO2) disuelto en agua
(CO2 + 4H2 → CH4 + 2H2O, reacción 1). El H2 necesario proviene de la reacción de oxidación del
Fe 2+ durante la serpentinización (3Fe2SiO4 + 2H2O ↔ 2Fe3O4 + 3SiO2 + 2H2, reacción 2).
Basados en el modelo de Rudge et al. [4], inferimos una ecuación de primer orden para la
velocidad de formación de H2 (vH2) de la reacción 2, vH2 = 2κ[Fe2SiO4], donde κ es la constante de
velocidad y [Fe2SiO4] es la concentración de fayalita;
( ) 2
2
⎛ a0
⎞ −α
T −T
0
κ = κ 0 ⎜ ⎟ ⋅ e , donde a es el tamaño
⎝ a ⎠
del grano de fayalita, T es la temperatura de reacción, κ0 = 10 −6 s −1 , a0 = 70 μm,
α = 2.09 × 10 −4 ºC −2 y T0 = 260 ºC [5].
A partir de un análisis teórico de variación de concentraciones de la reacción 1, expresamos el
rendimiento de la formación de metano como , donde Keq es la constante de
equilibrio de la reacción 1, [H2] es la concentración de H2 y x es el rendimiento de reacción. Keq puede
estimarse a partir de la energía libre de Gibbs estándar de reacción usando el programa SUPCRT92
(http://geopig.asu.edu/) [6].
Descripción de los modelos
Se empleó un modelo fotoquímico unidimensional desarrollado por Pavlov y Kasting [7] y
modificado por Kharecha et al. [8] y Segura et al. [9], que determina las abundancias al equilibrio
termodinámico de 73 especies químicas, relacionadas en 359 reacciones atmosféricas. El modelo